一种低纯度残膜热解分离回收设备和方法与流程

1.本发明涉及残膜回收技术领域，具体是指一种低纯度残膜热解分离回收设备和方法。


背景技术：

2.地膜为聚乙烯材质，是干旱地区农业生产的重要辅助材料，地膜具有保温保墒，抑制杂草，提高地温，增高产量的作用，在西北干旱及东北寒冷地区广泛使用。
3.传统热解装置的油化、气化设备通常对一种或多种薄膜纯净物进行热解获得汽油、柴油，同时也有装置可通过热解实现纯净的聚乙烯薄膜制蜡，但是以上工艺均需要原料纯净，而残膜回收含有大量秸秆和沙土。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本方案提供的低纯度残膜热解分离回收设备和方法，是针对当前残膜回收后除杂难度大，再生利用价值低等困境，提出的混合热解技术，该技术与传统塑料热解油化、炭化装置相比，对残膜混合物的纯净度要求低，通过热解将残膜及秸秆气态转移，并通过冷却分离气态中的石蜡和轻油。
5.本发明采取的技术方案如下：本方案低纯度残膜热解分离回收设备，包括碳化热解釜、蜡冷凝回收箱、油冷凝箱、轻油回收箱和尾气处理装置，所述碳化热解釜与蜡冷凝回收箱之间、蜡冷凝回收箱和油冷凝箱之间、油冷凝箱和轻油回收箱之间以及轻油回收箱和尾气处理装置之间均通过管道连接。
6.作为本方案的进一步优化，所述碳化热解釜与蜡冷凝回收箱之间的管道上设有采样管，所述采样管上设有采样阀。
7.作为本方案的进一步优化，所述碳化热解釜中热解室上开合设有釜盖，所述碳化热解釜与蜡冷凝回收箱之间的管道与热解室连通，所述碳化热解釜中热解室底部设有出料器，用于排出碳化杂质，所述出料器的下方设有盛杂箱，所述碳化热解釜底部设有加热燃烧器用于对热解室进行加热。
8.作为本方案的进一步优化，所述蜡冷凝回收箱包括外箱体和内箱体，所述内箱体位于外箱体的内部，所述内箱体通过管道与碳化热解釜连通，用于接收残膜混杂物热解气，所述外箱体内装载有冷却循环水，用于冷却热解气，回收石蜡成分，所述外箱体内设置有温度传感器一，用于测定冷却水的温度，当冷却水温度高于设置的温度上限40℃时，外箱体内冷却循环水自动启动水循环，当水温低于设定温度下限30℃时，循环水关闭。
9.作为本方案的进一步优化，所述油冷凝箱中设有封闭式热解气流动管道，所述封闭式热解气流动管道首端通过管道与蜡冷凝回收箱内箱体连接，所述封闭式热解气流动管道尾端延伸至轻油回收箱中，所述油冷凝箱中封闭式热解气流动管道外侧装载有循环冷却水，所述油冷凝箱内靠近封闭式热解气流动管道尾端处设置有温度传感器二，用于控制循环冷却水的启停，温控范围设置为18～28℃，当温度超过最高设定温度时，循环冷却水开始
循环，低于设定最低温度时，循环冷却水停止，同时，为便于冷凝后的轻油快速排出，在油冷凝箱中内，所述封闭式热解气流动管道呈7.5
°
倾角设置。
10.作为本方案的进一步优化，所述尾气处理装置中设有碱液雾化喷淋系统和高温燃烧器，所述高温燃烧器位于碱液雾化喷淋系统的上方，热解气中会含有一定量的常温气态易挥发有机尾气，如酸、酯、不饱和烃、甲醛、乙醛、co、co2等，大量吸入会引起人体中毒，增高人体碳氧血红蛋白，气体产物中的甲醛对人体粘膜还有刺激作用，产生眼部烧灼感，流泪、眼睑水肿，严重者会引起喉头及气管痉挛、声门水肿和肺水肿，优选地，碱液雾化喷淋系统采用高浓度naoh溶液，在2.5mpa增压泵的作用下，10μm雾化碱液通过120
°
扇形喷头喷出并弥漫喷淋，与尾气快速融合，可有效中和尾气中的酸性成分；优选地，所述高温燃烧器采用三层350℃电阻丝盘绕，当有机尾气通过时，可被充分燃烧。
11.本方案还公开了一种低纯度残膜热解分离回收方法，包括如下步骤：
12.步骤一，筛分：采用筛分处理装置对残膜混杂物进行排土作业，降低残膜混杂物中沙土含量；
13.步骤二，蜡回收：打开釜盖，将残膜混杂物放入碳化热解釜的热解室中，通过加热燃烧器对热解室升温加热至400～500℃高温条件下残膜热解气化生成石蜡和轻油，其他杂物碳化，碳化后的杂质经出料器落至盛杂箱中，石蜡因成分不同熔点范围较广，最低温度约为45℃左右，气化温度约为370℃，石蜡和轻油混合的热解气经管道进入蜡冷凝回收箱的内箱体，当蜡冷凝回收箱的外箱体内冷却循环水温度高于设置的温度上限40℃时，水循环自动启动，当水温低于设定温度下限30℃时，循环水关闭，由于石蜡与轻油冷凝温度存在差异，可实现热解气石蜡的回收；
14.步骤三，轻油回收：残膜热解气中含有一定量的轻油，该轻油气化温度约为35℃，其液化需要较低的冷凝温度，从蜡冷凝回收箱流出的热解气进入油冷凝箱中的封闭式热解气流动管道中，油冷凝箱中循环冷却水的温控范围设置为18～28℃，冷凝后的轻油沿封闭式热解气流动管道流至轻油回收箱中进行收集，剩余热解气经轻油回收箱流入尾气处理装置；
15.步骤四：尾气处理：热解气中含有一定量的常温气态易挥发有机尾气，尾气先经过碱液雾化喷淋系统，在2.5mpa增压泵的作用下，10μm雾化碱液通过120
°
扇形喷头喷出并弥漫喷淋箱体，与尾气快速融合，可有效中和尾气中的酸性成分；高温燃烧器采用三层350℃电阻丝盘绕，当有机尾气通过时，可被充分燃烧。
16.优选地，所述碳化热解釜气化加热温度为450-500℃。
17.优选地，所述加热燃烧器加热时碳化热解釜中热解室的升温速率为10℃/min。
18.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案可实现地膜、秸秆及沙土的混合热解，可获得生物质炭、石蜡、轻油、及部分可燃气体等物质，与传统塑料热解油化、炭化装置相比，对残膜混合物的纯净度要求低，通过热解将残膜及秸秆气态转移，并通过冷却分离气态中的石蜡和轻油；热解分离回收全过程约仅需2.2h。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
20.图1为本方案低纯度残膜热解分离回收设备的整体结构示意图；
21.图2为本方案低纯度残膜热解分离回收设备蜡冷凝回收箱的结构示意图。
22.其中，1、碳化热解釜，2、蜡冷凝回收箱，3、油冷凝箱，4、轻油回收箱，5、尾气处理装置，6、釜盖，7、加热燃烧器，8、出料器，9、盛杂箱，10、管道，11、封闭式热解气流动管道，12、外箱体，13、冷却循环水，14、碱液雾化喷淋系统，15、高温燃烧器，16、采样阀。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.如图1所示，本方案包括碳化热解釜1、蜡冷凝回收箱2、油冷凝箱3、轻油回收箱4和尾气处理装置5，所述碳化热解釜1与蜡冷凝回收箱2之间、蜡冷凝回收箱2和油冷凝箱3之间、油冷凝箱3和轻油回收箱4之间以及轻油回收箱4和尾气处理装置5之间均通过管道10连接。
26.其中，所述碳化热解釜1与蜡冷凝回收箱2之间的管道上设有采样管，所述采样管上设有采样阀16，所述碳化热解釜1中热解室上开合设有釜盖6，所述碳化热解釜1与蜡冷凝回收箱2之间的管道10与热解室连通，所述碳化热解釜1中热解室底部设有出料器8，所述出料器8的下方设有盛杂箱9，所述碳化热解釜1底部设有加热燃烧器7用。
27.如图2所示，所述蜡冷凝回收箱2包括外箱体12和内箱体，所述内箱体位于外箱体12的内部，所述内箱体通过管道10与碳化热解釜1连通，所述外箱体12内装载有冷却循环水13，所述外箱体12内设置有温度传感器一。
28.如图1所示，所述油冷凝箱3中设有封闭式热解气流动管道11，所述封闭式热解气流动管道11首端通过管道10与蜡冷凝回收箱2内箱体连接，所述封闭式热解气流动管道11尾端延伸至轻油回收箱4中，所述油冷凝箱3中封闭式热解气流动管道11外侧装载有循环冷却水，所述油冷凝箱3内靠近封闭式热解气流动管道11尾端处设置有温度传感器二，所述封闭式热解气流动管道11呈7.5
°
倾角设置。
29.如图1所示，所述尾气处理装置5中设有碱液雾化喷淋系统14和高温燃烧器15，所述高温燃烧器15位于碱液雾化喷淋系统14的上方。
30.本方案还公开了一种低纯度残膜热解分离回收方法，包括如下步骤：
31.步骤一，筛分：采用筛分处理装置对残膜混杂物进行排土作业，降低残膜混杂物中沙土含量；
32.步骤二，蜡回收：打开釜盖6，将残膜混杂物放入碳化热解釜1的热解室中，通过加热燃烧器7对热解室升温加热至400～500℃高温条件下残膜热解气化生成石蜡和轻油，其他杂物碳化，碳化后的杂质经出料器8落至盛杂箱9中，石蜡因成分不同熔点范围较广，最低
温度约为45℃左右，气化温度约为370℃，石蜡和轻油混合的热解气经管道进入蜡冷凝回收箱2的内箱体，当蜡冷凝回收箱2的外箱体12内冷却循环水13温度高于设置的温度上限40℃时，水循环自动启动，当水温低于设定温度下限30℃时，循环水关闭，由于石蜡与轻油冷凝温度存在差异，可实现热解气石蜡的回收；
33.步骤三，轻油回收：残膜热解气中含有一定量的轻油，该轻油气化温度约为35℃，其液化需要较低的冷凝温度，从蜡冷凝回收箱2流出的热解气进入油冷凝箱3中的封闭式热解气流动管道11中，油冷凝箱3中循环冷却水的温控范围设置为18～28℃，冷凝后的轻油沿封闭式热解气流动管道11流至轻油回收箱4中进行收集，剩余热解气经轻油回收箱4流入尾气处理装置5；
34.步骤四：尾气处理：热解气中含有一定量的常温气态易挥发有机尾气，尾气先经过碱液雾化喷淋系统14，在2.5mpa增压泵的作用下，10μm雾化碱液通过120
°
扇形喷头喷出并弥漫喷淋箱体，与尾气快速融合，可有效中和尾气中的酸性成分；高温燃烧器15采用三层350℃电阻丝盘绕，当有机尾气通过时，可被充分燃烧。
35.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
36.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
37.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。